Гидравлические системы открытого контура с закрытым центром и управлением по нагрузке презентация

с закрытым центром и управлением по нагрузке (Load Sensing system)

ровно столько масла (поток и давление), сколько требуется в данный момент исполнительным органам

техники безопасности и возможных инциденов) поскольку движения всех органов плавные и не зависят друг от друга по сравнению с системой с дроссельным управлением.
Влияние вязкости жидкости, различного давления или колебания скорости вращения вала приводного двигателя насоса – компенсируются врожденными свойствами системы и скорость рабочих органов не зависит от этих факторов.
Низкие потери энергии и меньший расход топлива приводного двигателя, большая экономичность
Меньший нагрев от дросселирования и соответственно меньшее окисление и больший срок службы рабочей гидрожидкости.

Достоинства систем с управлением по нагрузке:

Недостатки систем с управлением по нагрузке:

Компоненты технически сложны и имеют большую стоимость.
Сложность диагностирования и отсутствие понимания у широких масс механиков

ИТОГ:
Целесообразна и незаменима для систем имеющих очень большое количество потребителей/контуров и при этом не все из них работают постоянно или совсем редко, особенно если насос только один. Позволяет при этом использовать насос меньшей производительности (размера и стоимости).

давлению
Неиспользуемый поток сливается в бак = потери энергии
Неиспользуемое давление = потери энергии

энергии

Почему выгодно использовать LS?

разницей между давлением насоса и давлением, используемым в системе (=LS pressure)

Почему выгодно использовать LS?

мощность (красный цвет) будет равна произведению текущего значения потока и Δp
Если задействованы два ИО, потери мощности возрастают и будут больше для второго ИО, того, у которого меньше потребность в давлении и/или потоке.
Чем ближе будут значения давления/расхода при одновременной работе нескольких ИО, тем меньше будут общие потери энергии в системе.

pmax

ppump

pload

ΔP, чем давление, требуемое для исполнительного органа
Обычно в машинах значение ΔP порядка 1,5-2,5 MПa
Например: если давление LS =15 MПa, давление на насосе будет 16,5 - 17,5 MПa
Если не будет ΔP, сигнал LS должен будет быть выше чем давление от насоса, что необходимо, чтобы заставить насос создавать ещё больший поток (давление)
? а это не возможно…
Вот почему, чем меньше значение ΔP – тем меньше поток от насоса (медленнее машина) и наоборот
При ΔP ? “0” - движение ИО
полностью прекращается...

проходного сечения золотника – “S”(“A”), т.к. величина ΔP – постоянна.

на дросселе (проходное сечение золотника секции распределителя в зависимости от степени открытия)
LS-золотник в регуляторе всегда поддерживает давление на выходе от насоса на 2,5 MПa (ΔP или ~= усилие натяжения пружины) выше чем в линии LS

линии нагнетания насоса на золотник регулятора –ограничителя давления
В данном примере - 24 MПa

насоса 28 MПa, давление срабатывания клапана на линии LS будет 25,5 MПa

Пример: погрузчики
LS “с компенсаторами ПЕРЕД золотником” для каждой подключенной секции распределителя. Пример: 3-я/4-я функция погрузчиков.

Данный вид систем имеет практическое преимущество перед простой системой LS в гидросистемах машин, для которых важно сохранение синхронности движений при изменении их скорости. Примером может служить гидросистема экскаватора. (Как правило фирмы-производители имеют свои собственные названия/торговые марки для таких систем: “Flowsharing” – Parker Hannifin Hydraulics, “LSC” – Linde AG, “LUDV” – Bosch-Rexroth AG, но общепринятым считается термин - “FLOWSHARING”)










LS с комбинацией компенсаторов “ПЕРЕД” и “ПОСЛЕ” - где “ПЕРЕД” находится в приоритете к другим функциям.
Пример: рулевое управление погрузчика и погрузчика-экскаватора

для быстроты реакции и уменьшения энергетических потерь в системе.
Это новый перспективный тип, и в настоящее время не до конца разработан и не поставлен на производство.

ИО с различной нагрузкой – ИО с меньшей нагрузкой и необходимым давлением будет двигаться быстрее. - при одновременном опускании стрелы (отсутствие нагрузки/давления в линии LS) и необходимости опрокидывания полного ковша «на себя» - требуется принудительное, искусственное создание нагрузки для движения «опускание стрелы» с тем, чтобы создать противо-давление для насоса и поддержания заданного ΔP – в противном случае движение останавливается:

независимо от давления нагрузки до тех пор, пока суммарный расход, проходящий через переменные дроссели, не достигнет величины максимальной подачи насоса. Если при работе нескольких потребителей необходимо пропустить к потребителям больший поток, чем может обеспечить насос, то компенсатор каждого потребителя не может обеспечить управляющий перепад давления (потеря Δр) на золотнике этого потребителя. Вследствие этого компенсатор давления открывается и в распределении потока не участвует. Расход насоса больше не делится пропорционально сечению дросселей, и поток направляется к потребителям уже зависимо от давления нагрузки, предпочтительно к потребителям с минимальным давлением нагрузки. Потребители с большим давлением нагрузки снижают скорость вплоть до полной остановки.
Поэтому применяется система LUDV – Lastdruck Unabhängige DurchflussVerteilung (независимое от нагрузки распределение потока), которая решает эту проблему – или так называемое “Flowsharing”

бар), заданный регулятором «давление/поток» на насосе, используется в качестве перепада давления, управляющего системой. Насос обеспечивает подачу пропорционально сечениям переменных дросселей А1 и А2. Перепады давления на переменных дросселях (∆р1 и ∆р2) равны между собой, т.к. управляющее давление всех компенсаторов одно и тоже.
Если подачи насоса недостаточно, чтобы «заполнить» сечения регулируемых дросселей для работы всех потребителей, то величина ∆р1 и ∆р2 снижается. Благодаря самому большому оповестительному сигналу о давлении нагрузки на все компенсаторы давления распределение расхода происходит независимо от давления нагрузки пропорционально положениям золотников.
Пропорциональное деление подачи насоса для двух потребителей показано на примере cправа:
Если работает один потребитель с номинальным расходом Q=80 л/мин., то регулируемый насос обеспечивает ему требуемый поток. Если начинает работать второй потребитель с Q=50 л/мин., то максимальная подача насоса Q=100 л/мин. распределяется в соотношении 100/130=0,77 между двумя потребителями.

С компенсаторами “ПОСЛЕ золотника” – (“Flowsharing”)

на насосе (золотник ”DR”) ? потеря - ΔP - давление первичного предохранительного клапана в основной магистрали насоса не должно быть ниже МАКС давления в линии LS ? потеря - ΔP

как “ПОСЛЕ” золотника)

НАГРУЗКЕ И ТИПЫ РЕГУЛЯТОРОВ

самосвалы)

В дополнение к функции регулировки потока насоса с управлением по нагрузке LS, регулятор также имеет функцию предохранительную - ограничения максимального давления в системе LP.
Когда давление в системе доходит до величины заданной на регуляторе LP он срабатывает и, “перехватывая” приоритет сигнала от регулятора LS, отклоняет шайбу насоса назад в положение минимального объема, продолжая однако, поддерживать в системе это максимальное давление, но при почти нулевом потоке. Насос будет находиться в этом положении до тех пор, пока нагрузка/ давление в системе не упадет ниже установленного значения, после чего шайба начнет снова отклоняться в сторону увеличения объема и восстановиться нормальный процесс регулировки по LS регулятору. (См. анимацию на предыдущих слайдах данной презентации)

работает как обычный LS и LP регулятор, когда обороты двигателя 1300 rpm и выше. Если обороты находятся в диапазоне ниже 1300 и при этом давление от датчика в линии LS больше 10 bar и давление надува высокое (= нагрузка двигателя) – V-ECU подает на пропорциональный клапан на регуляторе ток согласно фиксированному графику зависимости потока от насоса от оборотов. Золотник пропорционального клапана открывает канал от рабочего давления к поршню регулировки наклона шайбы в сторону уменьшения объема и тем самым понижая давление и поток, а следовательно и мощность отбираемую от приводного двигателя.

EC)

В дополнение к функции регулировки потока насоса с управлением по нагрузке LS, регулятор также имеет функцию ограничения мощности с упрощенной линейной характеристикой приближенной к идеальной. В режимах ниже данной кривой, насос работает как обычный насос LS. Если мощность требуемая системой с учетом давления и потока превышает установленные кривой значения, управление регулятора LS перехватывается регулятором мощности и шайба насоса начинает уменьшать рабочий объем балансируя на гране заданной кривой мощности. Как только давление в системе падает, восстанавливается нормальный процесс регулировки по LS регулятору. Для данного регулятора характерно наличие механизма обратной связи/положения шайбы насоса, который воздействует на пружины регулятора мощности и позволяет насосу в положении меньшего объема развивать большее давление до начала процесса регулировки (т.е. следовать графику выше). Через внешний подвод контрольного давления Pz возможно управление уменьшением предельной мощности. Например: в зависимости от режимов приводного двигателя (Power shift или Mode switching)

BL71, Compact EC)

Druckwaage

Leistungsventil

B

l/min ]

Давление, pHD [ bar ]

Регулировка наружной
пружины

Начало контроля

Регулировка внутренней пружины

Управление насосом с ограничением мощности используется для оптимизации использования мощности привода в системах где его полная мощность не может быть использована во всех режимах гидравлики.
За счет идеальной гиперболической характеристики данного типа регулятора, мощность приводного двигателя может быть утилизирована оптимально или насос может работать с каким-либо приводом с фиксированным значением мощности.
Заданную механически пружиной регулятора (Z1) характеристику мощности, можно изменить как в сторону уменьшения, так и в сторону увеличения, посредством внешнего подвода контрольного давления (Z2). (Power shift или Mode switching)

В дополнение к функции регулировки потока насоса с управлением по нагрузке LS, регулятор также имеет электронно управляемый пропорциональный клапан, исполняющий одновременно функции ограничения мощности и “сдвига” ее предельного уровня в зависимости от режимов работы приводного двигателя (Power shift или Mode switching)
В случае возникновения необходимости в снижении мощности, пропорциональный клапан генерирует контрольное давление, действующее на золотник регулятора со стороны противоположной LS и превосходя его подает давление в управляющий поршень насоса для отклонения шайбы в сторону уменьшения подачи масла и нагрузки.

что: равно как при постоянном значении ΔР поддерживаемом насосом через дроссель (основной принцип LS-системы) расход будет зависеть только от величины проходного сечения “А” , так и при постоянном сечении дросселя поток будет меняться в зависимости от величины ΔР. См. график вверху справа.
В свою очередь, зависимость величины ΔР от силы тока (mA) подаваемого на пропорциональный клапан регулятора (приведена слева) будет своя для каждой базовой первоначальной настройки пружины регулятора и изменяется прямолинейно и обратно-пропорционально силе тока, что позволяет сохранять полную производительность насоса даже в случае отказа электроники.

4.2. Регулятор с электронным управлением величиной ΔР (- колесные экскаваторы)

– в зависимости от заданных режимов работы механизма на пропорциональный клапан контроллер подаёт пропорционально или ступенчато фиксированные значения тока генерирующего управляющее давление для снижения суммирующего ΔР на регуляторе, что равнозначно симуляции падения ΔР на дросселе распределителя и насос уменьшает подачу потока. Таким образом можно управлять подачей насоса оставляя при этом неизменным проходное сечение дросселя, что в определенных случаях имеет важное практическое применение.
(На колесных экскаваторах Volvo применяется в режиме гидравлики - “C” (Customer Mode)

“Ограничение по мощности” – (Power limit regulation) - Любое падение оборотов приводного двигателя от нагрузки контроллер чувствует через датчик оборотов и начинает снижать поток от насоса посредством понижения величины ΔР, с тем, чтобы потребляемая мощность насоса никогда не превышала мощность двигателя. Так как объем уменьшения потока одинаков для всех исполнительных органов, то отношение пропорции для функции распределения потоков в системах “Flow sharing” также остаётся неизменной.
В принципе, величина ΔР на регуляторе насоса может быть понижена почти до “нуля”, а соответственно и поток от насоса можно ожидать таким же…

4.3. Регулятор с электронным управлением величиной ΔР (- колесные экскаваторы)